PLC控制三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

步進(jìn)機(jī)電驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖2.2半閉環(huán)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)框圖半閉環(huán)控制系統(tǒng)調(diào)試比較方便，并且具有很好的穩(wěn)定性，無非精度不太高，較少使用。方案三：閉環(huán)控制系統(tǒng)圖2.3閉環(huán)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)框圖閉環(huán)控制系統(tǒng)定位精度高，但調(diào)試和維修都較艱難，系統(tǒng)復(fù)雜，成本高。綜合三種方案，根據(jù)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)，從創(chuàng)造成本與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度考慮，本設(shè)計(jì)采用方案一，在開環(huán)控制系統(tǒng)中，用PLC控制三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī).2.3步進(jìn)機(jī)電的選擇現(xiàn)在比較常用的步進(jìn)機(jī)電包括反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，永磁性步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和單相式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)普通為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角普通為7.5度或者15度；反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)普通為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角普通為1.5度，但噪聲和振動(dòng)都很大。反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵(lì)磁繞組，利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩?；旌鲜讲竭M(jìn)電動(dòng)機(jī)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的特點(diǎn)。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角普通為1.8度，而五相步進(jìn)角普通為0.72度，這種步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用也較為廣泛。由于本設(shè)計(jì)用PLC控制三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，故選用36BF003型反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)作為控制對象，三相步進(jìn)電動(dòng)的步距角為.1.5/3。此機(jī)電有如下特點(diǎn)：.反應(yīng)式步進(jìn)機(jī)電的精度為步進(jìn)角的3-5%,且不積累。.反應(yīng)式步進(jìn)機(jī)電外表允許的最高溫度在攝氏80-90度。.反應(yīng)式步進(jìn)機(jī)電的力矩會(huì)隨轉(zhuǎn)速的升高而下降.反應(yīng)式步進(jìn)機(jī)電低速時(shí)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但若高于一定速度就無法啟動(dòng),并伴有嘯叫聲。此外，步進(jìn)機(jī)電有一個(gè)技術(shù)參數(shù)：空載啟動(dòng)頻率，即步進(jìn)機(jī)電在空載情況下能夠正常啟動(dòng)的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，機(jī)電不能正常啟動(dòng)，可能發(fā)生丟步或者堵轉(zhuǎn)。在有負(fù)載的情況下，啟動(dòng)頻率應(yīng)更低。如果要使機(jī)電達(dá)到高速轉(zhuǎn)動(dòng)，脈沖頻率應(yīng)該有加速過程,即啟動(dòng)頻率較低，然后按一定加速度升到所希翼的高頻（機(jī)電轉(zhuǎn)速從低速升到高速）4三相反應(yīng)式步進(jìn)機(jī)電工作原理反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子均勻分布著不少小齒，定子齒有三個(gè)勵(lì)磁繞組，其幾何軸線挨次分別與轉(zhuǎn)子錯(cuò)開0,T&2T3（相鄰兩個(gè)轉(zhuǎn)子齒軸線間的距離為齒距，以t表示），即A與齒1相對齊，B與齒2向右錯(cuò)開%,C與齒3向右錯(cuò)開2T3,a'（a'與A是同一電極）與齒5相對齊，圖3-1所示是反應(yīng)式步進(jìn)機(jī)電定轉(zhuǎn)子的展開圖。圖3-1反應(yīng)式步進(jìn)機(jī)電定轉(zhuǎn)子展開圖如果A相通電，B、C相不通電時(shí)，由于磁場作用，齒1與A對齊，轉(zhuǎn)子不受任何力；如果B相通電，A、C相不通電，則齒2應(yīng)與B對齊，此時(shí)轉(zhuǎn)子向右挪移T/齒3與C偏移T/齒4與A偏移2T/；/3 /3 3如果C相通電，A、B相不通電，則齒3應(yīng)與C對齊，此時(shí)轉(zhuǎn)子又向右移過T3,齒4與a偏移Ty繼續(xù)進(jìn)行下去，A相通電，B、C相不通電，則齒4與a對齊，轉(zhuǎn)子又向移過T3。這樣經(jīng)過A,B,C,A分別通電狀態(tài)，齒4移到A相，機(jī)電轉(zhuǎn)子向右轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距。如果不斷地按A,B,C,A,……通電，機(jī)電就每步T3,向右旋轉(zhuǎn)。按A,C,B,A, 通電，機(jī)電就反轉(zhuǎn)。由此可見，機(jī)電的位置和速度由通電次數(shù)（脈沖數(shù)）和頻率決定，而方向由通電順序決定。無非，出于對力矩、平穩(wěn)、噪聲及減小角度等方面考慮。往往采用A-AB-B-BC-C-CA-A這種通電狀態(tài)，這樣將原來每步T/改變?yōu)門/。3 6因此本設(shè)計(jì)采用PLC控制三相六拍步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，來實(shí)現(xiàn)機(jī)電的速度、正反轉(zhuǎn)、以及步數(shù)的控制。第三章硬件的設(shè)計(jì)3.1確定I/O點(diǎn)數(shù)PLC的輸入信號(hào)有9個(gè)，包括啟動(dòng)開關(guān)、機(jī)電慢速、中快和快速控制按紐，正反轉(zhuǎn)控制開關(guān)，機(jī)電單步、10步和100步按紐開關(guān)，以及暫停開關(guān)。PLC的輸出信號(hào)有三個(gè)，即三個(gè)輸出繼電器。根據(jù)I/O端子的數(shù)量和種類，選擇FX2-32MRPLC機(jī)一臺(tái)。1.1畫系統(tǒng)框圖暫位方速啟控制面板驅(qū)動(dòng)電機(jī)步進(jìn)機(jī)暫位方速啟控制面板驅(qū)動(dòng)電機(jī)步進(jìn)機(jī)圖3-1PLC控制步進(jìn)機(jī)電系統(tǒng)框圖控制面板上的位置按紐控制挪移的距離，速度按紐控制挪移的速度，方向按鈕控制挪移的方向，啟/停按紐控制機(jī)電的啟動(dòng)和暫停。在控制面板上設(shè)定挪移距離、速度和方向等參數(shù)，PLC讀入這些設(shè)定值后，通過運(yùn)算產(chǎn)生脈沖、方向信號(hào)，控制步進(jìn)機(jī)電的驅(qū)動(dòng)器，達(dá)到對距離、速度、方向控制的目的。1.2I/O分配表表3.1I/O分配表元件I/O號(hào)信號(hào)定義元件I/O號(hào)信號(hào)定義soxo啟動(dòng)SBX5單步S1XI慢速S6X610步S2X2中速S7X7100步S3X3快速S8X8100000步S4X4正反轉(zhuǎn)S9X10暫停SARUN3.2繪制I/O端子接線圖+圖+圖3-2PLCI/O配置及接線圖3.3步進(jìn)機(jī)電驅(qū)動(dòng)電路PLC控制步進(jìn)機(jī)電常用的形式有普通型通用PLC控制和PLC專用步進(jìn)驅(qū)動(dòng)模塊控制等兩種，模塊式控制方式具有控制可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，而通用PLC控制步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有PLC系統(tǒng)構(gòu)成簡單。工程造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，易于推廣應(yīng)用。圖5-3所示為步進(jìn)機(jī)電的驅(qū)動(dòng)電路。圖3-3步進(jìn)機(jī)電驅(qū)動(dòng)電路圖3-3中僅為一相的驅(qū)動(dòng)電路。其余三相與之相同.在圖5-3中三極管T1起開關(guān)作用。當(dāng)三極管截止時(shí)，無集電極電流流通，開關(guān)相當(dāng)于斷開；當(dāng)三極管飽和時(shí)，流過的集電極電流最大。開關(guān)相當(dāng)于閉合，該開關(guān)“動(dòng)作”可由加于基極的電流來控制。由T2、T3兩個(gè)三極管組成達(dá)林頓式功放電路，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)機(jī)電的3個(gè)繞組.使機(jī)電繞組的靜態(tài)電流達(dá)到近2AO電路中使用光電耦合器將控制和驅(qū)動(dòng)信號(hào)隔離。當(dāng)控制輸入信號(hào)為低電平時(shí)，T1截止，輸出高電平，則紅外發(fā)光二極管截止，光敏三極管不導(dǎo)通.因此繞組中無電流流過；當(dāng)輸入信號(hào)為高電平時(shí)，T1飽和導(dǎo)通，于是紅外發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，使光敏三極管導(dǎo)通，向功率驅(qū)動(dòng)級(jí)晶體管提供基極電流.使其導(dǎo)通，繞組被通以電流。第四章軟件的設(shè)計(jì)三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的控制，分慢速、中速和快速三擋，分別通過開關(guān)SI、S2和S3選擇；正、反轉(zhuǎn)控制由開關(guān)S4選擇；步數(shù)控制分單步、10步和100步三擋，分別通過按紐SB、開關(guān)S6和S7選擇。PLC控制步進(jìn)機(jī)電控制方法實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速控制由脈沖發(fā)生器產(chǎn)生不同周期T的控制脈沖，通過脈沖控制器的選擇，再通過三相六拍環(huán)形分配器使三個(gè)輸出繼電器Y0、Y1和Y2按照單雙六拍的通電方式接通，其接通順序?yàn)椋篢TTTTTTT該過程對應(yīng)于三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的通電順序是：?L匚匚wjLT選擇不同的脈沖同期T,可以獲得不同頻率的控制脈沖，從而實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速。正反轉(zhuǎn)控制步進(jìn)機(jī)電的正反轉(zhuǎn)控制可通過改變步進(jìn)機(jī)電各繞組的通電順序來改變其轉(zhuǎn)向，三相六拍步進(jìn)機(jī)電通電順序?yàn)锳-AB-B-BC-C-CA-A……時(shí)機(jī)電正轉(zhuǎn)；當(dāng)繞組按A-AC-C-CB-B-BA-A……順序通電時(shí)機(jī)電反轉(zhuǎn)。因此，可以通過PLC輸出的方向控制信號(hào)改變硬件環(huán)形分配器的輸出順序，或者經(jīng)編程改變輸出脈沖的順序來改變步進(jìn)機(jī)電繞組的通電順序?qū)崿F(xiàn)。即通過正反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)（調(diào)換相序），改變Y0、Y1和Y2接通的順序，以實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制。正轉(zhuǎn)：反轉(zhuǎn):1.3步數(shù)控制步進(jìn)機(jī)電每輸入一個(gè)電脈沖就前進(jìn)一步，其輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比。因此可以根據(jù)步進(jìn)機(jī)電的輸出位移量確定PLC輸出的脈沖個(gè)數(shù)，即可實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)機(jī)電的步數(shù)控制。n=AL/d式中AL為步進(jìn)機(jī)電的輸出位移量(mm),d為機(jī)構(gòu)的脈沖當(dāng)量(nrn/脈沖)。本設(shè)計(jì)通過脈沖計(jì)數(shù)器，控制六拍時(shí)序脈沖數(shù)，以實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步數(shù)的控制。4.2設(shè)計(jì)梯形圖PLC控制三相六拍步進(jìn)機(jī)電的梯形圖如圖4-1所示TOofKl

(T3 )T3X00321—11——IFT426TI TOofKl

(T3 )T3X00321—11——IFT426TI Kl(T4 )K2(T2 )XOO1TO3。一|一pHIT3(M20 )T3 T1II——IIT4 T2II——IIMUHFK10

(TO)TOC\o"1-5"\h\zT1 K54T(T1 )T2 K2(T2 )X00512―||[PLSMil)X002T4JI-I、選擇慢速（接通S1）,接通啟動(dòng)開關(guān)so,脈沖控制器產(chǎn)生同期為1s的控制脈沖，使M0至M5狀態(tài)隨脈沖向右挪移，產(chǎn)生六拍時(shí)序脈沖，并通過三相六拍環(huán)形分配器使丫0、Y1和Y2按照單雙六拍的通電方式接通，步進(jìn)機(jī)電開始慢速步進(jìn)運(yùn)行。2、選擇中速（接通S2）,接通啟動(dòng)開關(guān)SO,脈沖控制器產(chǎn)生同期為0.5s的控制脈沖，使M0至M5狀態(tài)隨脈沖向右挪移，產(chǎn)生六拍時(shí)序脈沖，并通過三相環(huán)形分配器使丫0、Y1和Y2按照單雙六拍的通電方式接通，步進(jìn)機(jī)電開始中速步進(jìn)運(yùn)行。3、選擇快速（接通S3）,接通啟動(dòng)開關(guān)S0,脈沖控制器產(chǎn)生同期為0.2s的控制脈沖，使M0至M5狀態(tài)隨脈沖向右挪移，產(chǎn)生六拍時(shí)序脈沖，并通過三相環(huán)形分配器使丫0、Y1和Y2按照單雙六拍的通電方式接通，步進(jìn)機(jī)電開始快速步進(jìn)運(yùn)行。4.2.2正反轉(zhuǎn)控制過程先接通正、反轉(zhuǎn)開關(guān)S4,再重復(fù)上述轉(zhuǎn)速控制操作。4.2.3步數(shù)控制過程選擇慢速（接通S1）,選擇10步（接通S6）,接通啟動(dòng)開關(guān)S0,六拍時(shí)序脈沖及三拍六拍環(huán)形分配器開始工作，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)。當(dāng)走完預(yù)定步數(shù)時(shí)，計(jì)數(shù)器動(dòng)作，其常閉觸點(diǎn)斷開移位驅(qū)動(dòng)電路，六拍時(shí)序脈沖、三相六拍環(huán)形分配器及正反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)住手工作，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。選擇快速（接通S3）,選擇100步（接通S7）,接通啟動(dòng)開關(guān)S0,目錄第一章 可編程控制器簡介PLC的結(jié)構(gòu)及各部份的應(yīng)用1 中央處理單元2 存儲(chǔ)器3 輸入輸出單元4 電源5 編程器1.2 PLC的工作原理1.2.1 輸入處理1.2.2 程序執(zhí)行1.2.3 輸出處理3 PLC編程圖語言3.1 梯形圖編程語言3.2 語句表編程語言3.3 控制系統(tǒng)流程圖編程圖第二章 步進(jìn)機(jī)電的簡介步進(jìn)機(jī)電2 三相步進(jìn)機(jī)電的控制要求及方案設(shè)計(jì)2.3 步進(jìn)機(jī)電的選擇4 三相反應(yīng)式步進(jìn)機(jī)電工作原理第三章 硬件的設(shè)計(jì)確定I/O點(diǎn)數(shù)畫系統(tǒng)框圖I/O分配表2 繪制I/O端接線圖3.3 步進(jìn)機(jī)電驅(qū)動(dòng)電路六拍時(shí)序脈沖及三拍六拍環(huán)形分配器開始工作，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)。當(dāng)走完預(yù)定步數(shù)時(shí)，計(jì)數(shù)器動(dòng)作，其常閉觸點(diǎn)斷開移位驅(qū)動(dòng)電路，六拍時(shí)序脈沖、三相六拍環(huán)形分配器及正反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)住手工作，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。3調(diào)試運(yùn)行程序?qū)D4-1轉(zhuǎn)換成表4.1的程序，將該程序?qū)懭隤LC的RAM,并調(diào)試運(yùn)行該程序。表4.1PLC控制三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)程序0LDITO65OUTM1001OUTTOK1066LDMl4LDIT167ORM25OUTT1K568ORM38LDTT269OUTM1019OUTT2K270LDM312LDX00571ORM413PLSMil72ORM515LDX00173OUTM10216ORX00374LDX00417ANIT475ANDM10018OUTT3KI76LDIX00421LDT377ANDM10122ANDX00378ORB23OUTT4KI79OUTY00026LDT480LDX00427OUTT2K281ANDM10130 LD X00182 LDI X00431 ORI T383 AND M10032 AND TO84 ORB33 LD T385 OUT Y00134 AND T186 LD M10235 ORB87 OUT Y00236 LD T488 LD X00637 AND T289 AND M2038 ORB90 OUT CO39 OR MilK1040 OUT M2093 LDI X00641 LD XOOO98 OUT Cl42 ANI MlK10043 ANI M2101LD X00744 ANI M3102RST Cl45 ANI M4104LD X01146 ANI M5105AND M2047 OUT MIO106OUT M3048 LD M20107LD M3049 ANI X010108 OUT C250 ANI COK50051ANI Cl111LD C252ANIC3112RSTC253SFTRMIOMO114LDC2K6K1115ANDM2062LDM5116OUT C363ORMOK20064ORMl119LDIX011120RSTC3122END第五章結(jié)束語我在這一次步進(jìn)機(jī)電驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，很是受益匪淺。通過對自己在大學(xué)三年時(shí)間里所學(xué)的知識(shí)的回顧，并充分發(fā)揮對所學(xué)知識(shí)的理解和對畢業(yè)設(shè)計(jì)的思量及書面表達(dá)能力，最終完成為了。這為自己今后進(jìn)一步深化學(xué)習(xí)，積累了一定珍貴的經(jīng)驗(yàn)。撰寫論文的過程也是專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)過程，它使我運(yùn)用已有的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，對其進(jìn)行設(shè)計(jì)，分析和解決一個(gè)理論問題或者實(shí)際問題，把知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力的實(shí)際訓(xùn)練。培養(yǎng)了我運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。通過這次課程設(shè)計(jì)我發(fā)現(xiàn)，惟獨(dú)理論水平提高了；才干夠?qū)⒄n本知識(shí)與實(shí)踐相整合，理論知識(shí)服務(wù)于教學(xué)實(shí)踐，以增強(qiáng)自己的動(dòng)手能力。這個(gè)實(shí)驗(yàn)十分故意義我獲得很深刻的經(jīng)驗(yàn)。通過這次課程設(shè)計(jì)，我們知道了理論和實(shí)際的距離，也知道了理論和實(shí)際想結(jié)合的重要性，，也從中得知了不少書本上無法得知的知識(shí)。我們的學(xué)習(xí)非但要立足于書本，以解決理論和實(shí)際教學(xué)中的實(shí)際問題為目的，還要以實(shí)踐相結(jié)合，理論問題即實(shí)踐課題，解決問題即課程研究，學(xué)生自己就是一個(gè)專家，通過自己的手來解決問題比用腦子解決問題更加深刻。學(xué)習(xí)就應(yīng)該采取理論與實(shí)踐結(jié)合的方式，理論的問題，也就是實(shí)踐性的課題。這種做法既有助于完成理論知識(shí)的鞏固，又有助于帶動(dòng)實(shí)踐，解決實(shí)際問題，加強(qiáng)我們的動(dòng)手能力和解決問題的能力。第六章 參考文獻(xiàn)[1]吳麗主編 《電氣控制與PLC實(shí)用教程》 關(guān)口州：黃河水利出版社，2005.2[2]高欽和編著《可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與設(shè)計(jì)實(shí)例》北京人民郵電出版社，2004,7[3]www.zlgmcu.com[4]《電氣繪圖規(guī)范手冊》www.gongkong.comwww?kingview.com[7]高明遠(yuǎn)《Proteldxp基礎(chǔ)與應(yīng)用》科學(xué)出版社，2022[8]李道霖主編《電氣控制與PLC原理及應(yīng)用》電子工業(yè)出版社第七章致謝首先衷心地感謝我的導(dǎo)師高明遠(yuǎn)高老師，在高老師的悉心指導(dǎo)和建議給了我極大的匡助和支持，使我受益匪淺。本論文設(shè)計(jì)期間，高老師為我提供了種種專業(yè)知識(shí)上的指導(dǎo)和一些富于創(chuàng)造性的建議，高老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度使我深受感動(dòng)，沒有這樣的幫助和關(guān)心和熏陶，我不會(huì)這么順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。在此向高老師表示深深的感謝和崇高的敬意！在臨近畢業(yè)之際，我還要借此機(jī)會(huì)向在這三年中賦予我諸多教誨和匡助的各位老師表示由衷的謝意，感謝他們多年來的辛勤栽培。不積度步何以至千里，各位任課老師認(rèn)真負(fù)責(zé),在他們的悉心匡助和支持下，我能夠很好的掌握和運(yùn)用專業(yè)知識(shí)，并在設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)，順利完成畢業(yè)論文。同時(shí)，在設(shè)計(jì)論文寫作過程中，我還要感謝同組的各位同學(xué)以及我的各位室友，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段時(shí)間里，你們給了我不少的啟示，提出了不少珍貴的意見，對于你們匡助和支持，致以忠誠的感謝。第四章 軟件的設(shè)計(jì)PLC控制步進(jìn)機(jī)電控制方法實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速控制2 正反轉(zhuǎn)控制步數(shù)控制4.2 設(shè)計(jì)梯形圖4.2.1 轉(zhuǎn)速控制過程4.2.2 正反轉(zhuǎn)控制過程4.2.3 步數(shù)控制過程4.3 調(diào)試運(yùn)行程序第五章 結(jié)束語第六章 參考文獻(xiàn)第七章致謝第一章可編程控制器簡介可編程控制器是60年代末在美國首先浮現(xiàn)，當(dāng)時(shí)叫可編程邏輯控制器PLC(ProgrammableLogicController),目的是用來取代繼電器，以執(zhí)行邏輯判斷、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能。PLC的基本設(shè)計(jì)思想是把計(jì)算機(jī)功能完善、靈便、通用等優(yōu)點(diǎn)和繼電器控制系統(tǒng)的簡單易懂、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，控制器的硬件是標(biāo)準(zhǔn)的、通用的。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用對象，將控制內(nèi)容編成軟件寫入控制器的用戶程序存儲(chǔ)器內(nèi)?？刂破骱捅豢貙ο筮B接方便。隨著半導(dǎo)體技術(shù)，特別是微處理器和微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，到70年代中期以后，PLC已廣泛地使用微處理器作為中央處理器，輸入輸出模塊和外圍電路也都采用了中、大規(guī)模甚至超大規(guī)模的集成電路，這時(shí)的PLC已再也不是邏輯判斷功能，還同時(shí)具有數(shù)據(jù)處理、PID調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通信功能。可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制、定時(shí)、計(jì)算和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式和摹擬式的輸入輸出，控制各種類型的機(jī)械或者生產(chǎn)過程。PLC是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈便性差的缺點(diǎn)，充分利用微處理器的優(yōu)點(diǎn)?？删幊炭刂破鲗τ脩魜碚f，是一種無觸點(diǎn)設(shè)備，改變程序即可改變生產(chǎn)工藝，因此可在初步設(shè)計(jì)階段選用可編程控制器，在實(shí)施階段再確定工藝過程。另一方面，從創(chuàng)造生產(chǎn)可編程控制器的廠商角度看，在創(chuàng)造階段不需要根據(jù)用戶的定貨要求專門設(shè)計(jì)控制器，適合批量生產(chǎn)。由于這些特點(diǎn)，可編程控制器問世以后很快受到工業(yè)控制界的歡迎，并得到迅速的發(fā)展。目前，可編程控制器已成為工廠自動(dòng)化的強(qiáng)有力工具，得到了廣泛的應(yīng)用。1.1PLC的結(jié)構(gòu)及各部份的作用可編程控制器的結(jié)構(gòu)多種多樣，但其組成的普通原理基本相同，都是以微處理器為核心的結(jié)構(gòu)。通常由中央處理單元（CPU）、存儲(chǔ)器（RAM、ROM）、輸入輸出單元（I/O）、電源和編程器等幾個(gè)部份組成。1.1.1中央處理單元（CPU）CPU作為整個(gè)PLC的核心，起著總指揮的作用。CPU普通由控制電路、運(yùn)算器和寄存器組成。這些電路通常都被封裝在一個(gè)集成電路的芯片上。CPU通過地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線與存儲(chǔ)單元、輸入輸出接口電路連接。CPU的功能有以下一些：從存儲(chǔ)器中讀取指令，執(zhí)行指令，取下一條指令，處理中斷。1.1.2存儲(chǔ)器（RAM、ROM）存儲(chǔ)器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序及工作數(shù)據(jù)。存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器;存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器；存放工作數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器稱為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。常用的存儲(chǔ)器有RAM、EPROM和EEPROMoRAM是一種可進(jìn)行讀寫操作的隨機(jī)存儲(chǔ)器存放用戶程序，生成用戶數(shù)據(jù)區(qū)，存放在RAM中的用戶程序可方便地修改。RAM存儲(chǔ)器是一種高密度、低功耗、價(jià)格便宜的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，可用鋰電池做備用電源。掉電時(shí)，可有效地保持存儲(chǔ)的信息。EPROM、EEPROM都是只讀存儲(chǔ)器。用這些類型存儲(chǔ)器固化系統(tǒng)管理程序和應(yīng)用程序。輸入輸出單元（I/O單元）I/O單元實(shí)際上是PLC與被控對象間傳遞輸入輸出信號(hào)的接口部件。I/O單元有良好的電隔離和濾波作用。接到PLC輸入接口的輸入器件是各種開關(guān)、按鈕、傳感器等。PLC的各輸出控制器件往往是電磁閥、接觸器、繼電器，而繼電器有交流和直流型，高電壓型和低電壓型，電壓型和電流型。1.1.4電源PLC電源單元包括系統(tǒng)的電源及備用電池，電源單元的作用是把外部電源轉(zhuǎn)換成內(nèi)部工作電壓。PLC內(nèi)有一個(gè)穩(wěn)壓電源用于對PLC的CPU單元和I/O單元供電。1.1.5編程器編程器是PLC的最重要外圍設(shè)備。利用編程器將用戶程序送入PLC的存儲(chǔ)器，還可以用編程器檢查程序，修改程序，監(jiān)視PLC的工作狀態(tài)。除此以外，在個(gè)人計(jì)算機(jī)上添加適當(dāng)?shù)挠布涌诤蛙浖?，即可用個(gè)人計(jì)算機(jī)對PLC編程。利用微機(jī)作為編程器，可以直接編制并顯示梯形圖。1.2PLC的工作原理PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，在PLC中用戶程序按先后順序存放，CPU從第一條指令開始執(zhí)行程序，直到遇到結(jié)束符后又返回第一條，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)。PLC的掃描過程分為內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入處理、程序執(zhí)行、程序輸出幾個(gè)階段。全過程掃描一次所需的時(shí)間稱為掃描周期。當(dāng)PLC處于停狀態(tài)時(shí)，只進(jìn)行內(nèi)部處理和通信操作服務(wù)等內(nèi)容。在PLC處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，從內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入、程序執(zhí)行、程序輸出，向來循環(huán)掃描工作。1.2.1輸入處理輸入處理也叫輸入采樣。在此階段，順序讀入所有輸入端子的通端狀態(tài)，并將讀入的信息存入內(nèi)存中所對應(yīng)的映象寄存器。在此輸入映象寄存器被刷新。接著進(jìn)入程序執(zhí)行階段。在程序執(zhí)行時(shí)，輸入映象寄存器與外界隔離，即使輸入信號(hào)發(fā)生變化，其映象寄存器的內(nèi)容也不會(huì)發(fā)生變化，惟獨(dú)在下一個(gè)掃描周期的輸入處理階段才干被讀入信息。1.2.2程序執(zhí)行根據(jù)PLC梯形圖程序掃描原則，按先左后右先上后下的步序，逐句掃描，執(zhí)行程序。遇到程序跳轉(zhuǎn)指令，根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來決定程序的跳轉(zhuǎn)地址。從用戶程序涉及到輸入輸出狀態(tài)時(shí)，PLC從輸入映象寄存器中讀出上一階段采入的對應(yīng)輸入端子狀態(tài)，從輸出映象寄存器讀出對應(yīng)映象寄存器，根據(jù)用戶程序進(jìn)行邏輯運(yùn)算，存入有關(guān)器件寄存器中。對每一個(gè)器件來說，器件映象寄存器中所寄存的內(nèi)容，會(huì)隨著程序執(zhí)行過程而變化。1.2.3輸出處理程序執(zhí)行完畢后，將輸出映象寄存器，即器件映象寄存器中的Y寄存器的狀態(tài)，在輸出處理階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器，通過隔離電路，驅(qū)動(dòng)功率放大電路，使輸出端子向外界輸出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。1.3PLC編程語言1.3.1梯形圖編程語言梯形圖沿襲了繼電器控制電路的形式，它是在電器控制系統(tǒng)中常用的繼電器、接觸器邏輯控制基礎(chǔ)上簡化了符號(hào)演變來的，形象、直觀、實(shí)用。梯形圖的設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下三點(diǎn)：(1)梯形圖按